ОТСОЕДИНЕНИЕ ЭЛЕКТРОИНСТРУМЕНТОВ ОТ СЕТИ С ПОМОЩЬЮ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ Российский патент 2016 года по МПК H02H7/08 H03K17/82 H02P25/14 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу эксплуатации питающегося от сети электрического двигателя электроинструмента посредством выключателей и контроля эксплуатационной надежности последних согласно пункту 1 формулы изобретения.

Уровень техники

Электроинструменты с питанием от сети в большинстве случаев содержат универсальный двигатель, а их соединение с сетью и отсоединение от сети осуществляется, как правило, с помощью механического выключателя.

Раскрытие изобретения

В основу настоящего изобретения положена задача реализации соединения с сетью и отсоединения от сети электродвигателя посредством электронных выключателей и осуществления контроля эксплуатационной надежности этих выключателей с целью обеспечения высокого уровня эксплуатационной безопасности электроинструментов при отсоединении их от сети с помощью выключателей.

Данная задача решается согласно пункту 1 формулы изобретения. Прочие варианты осуществления изобретения изложены в зависимых пунктах формулы изобретения и в его описании.

Преимущества изобретения заключаются в том, что посредством выключателей реализуется двустороннее отсоединение от сети питающихся от нее электроинструментов, при этом осуществляется специальный контроль эксплуатационной надежности этих выключателей.

Предлагаемый способ обеспечивает возможность простой проверки выключателей как в отдельности, так и в комбинации, а также надежное функционирование этих выключателей.

Краткое описание чертежей

Изобретение подробнее описано ниже с помощью чертежей, на которых показано:

на фиг. 1-4 - электрические схемы для питающихся от сети электроинструментов с двусторонним отсоединением от сети посредством электронных выключателей.

Осуществление изобретения

В некоторых электроинструментах требуется обеспечить защиту электродвигателя в положении выключения относительно земли, для чего в каждом сетевом выводе электроинструмента должен быть предусмотрен электронный выключатель.

На фиг.1 показана электрическая схема, в которой в первом сетевом выводе а универсального двигателя 2 предусмотрен первый симметричный триодный тиристор (симистор) 1, а во втором сетевом выводе b этого двигателя предусмотрен второй симистор 3. Симисторы (полупроводниковые выключатели) 1, 3 соединены с электронным блоком 4 управления. Вместо симисторов в качестве полупроводниковых выключателей можно также использовать электронные выключатели других типов, в частности другие полупроводниковые выключатели.

Поскольку в данной схеме не предусмотрен механический схемный элемент для отсоединения от сети, то осуществляется специальный контроль эксплуатационной надежности симисторов 1, 3. С этой целью в данной схеме для каждого из симисторов 1, 3 предусмотрено, например, устройство 5, 6 контроля тока, причем первый симистор 1 включен параллельно первому устройству 5, а второй симистор 3 - параллельно второму устройству 6.

Для осуществления контроля симисторов 1, 3 устройства контроля тока соединены с электронным блоком 4 управления, а последний содержит, например, микроконтроллер и соединен с запоминающим устройством. Посредством линий 22 передачи сигналов электронный блок управления замкнут на первый сетевой вывод а до первого симистора 1 и на второй сетевой вывод b до и после шунта 12.

В запоминающее устройство закладываются опорные значения параметров, в частности эксплуатационных параметров электродвигателя (например, потребления энергии, напряжения на двух выводах и числа оборотов), в зависимости от различных коммутационных режимов полупроводниковых выключателей. Так, например, закладываются опорные значения тока, напряжения на выводах и числа оборотов электродвигателя для первого коммутационного режима, когда первый и второй выключатели находятся в проводящем состоянии, для второго коммутационного режима (первый выключатель в проводящем состоянии, второй заперт), для третьего коммутационного режима (первый выключатель заперт, второй в проводящем состоянии) и для четвертого коммутационного режима (первый и второй выключатели заперты).

Микроконтроллер считывает данные с устройства контроля тока. Считывание данных может происходить, если, например, электроинструмент подключен к сети, двигатель работает, а момент времени соответствует тому полупериоду сетевого напряжения, когда не осуществляется управление полупроводниковыми выключателями.

Контроль функционирования симисторов 1, 3 осуществляется, например, следующим образом: если, например, электроинструмент подключается или уже подключен к сети, то микроконтроллер сначала считывает данные с устройства 5, 6 контроля тока, проверяя, течет ли через эти устройства заданный ток. Если первый и второй симисторы 1, 3 полностью выполняют свою функцию запирания, то заданный ток течет через первое и второе устройства 5, 6 контроля тока и через универсальный двигатель 2. Если первый симистор 1 находится в проводящем состоянии, то через первое устройство 5 ток не течет. В этом случае второй симистор запирается, а электронный блок 4 управления переключается в режим отказа. Если в проводящем состоянии находится второй симистор 3, то ток не течет через второе устройство 6. В этом случае первый симистор 1 запирается, а электронный блок 4 управления переключается в режим отказа.

Если оба симистора 1, 3 находятся в проводящем состоянии (пробой и внутреннее короткое замыкание), то ток через первое и второе устройства 5, 6 не течет. Для подобных случаев может быть предусмотрена схема защиты, в которой сеть коротко замыкается посредством еще одного полупроводникового выключателя 7, что приводит к срабатыванию предохранительного устройства 8. Индикация отказа может осуществляться оптическим образом.

В качестве дополнительной меры обеспечения безопасности можно последовательно включить в первый или второй сетевой вывод а, b либо в оба этих вывода несколько электронных выключателей, а параллельно каждому из этих выключателей - устройство контроля тока. Функция контроля надежности полупроводниковых выключателей реализуется аналогично описанному выше. Для обеспечения запуска электроинструмента с электронным блоком 4 управления соединен коммутирующий элемент S, имеющий три контакта, позволяющие надежно идентифицировать коммутационное положение. Описанные выше устройства 5, 6 контроля тока для электронных выключателей 1, 3 применимы и в случае схемы, в которой предусмотрен механический схемный элемент для отсоединения от сети.

Для осуществления определенного регулирования двигателя можно также включить один полупроводниковый выключатель параллельно якорю 2 или обмотке 9 возбуждения.

На фиг.2 показана электрическая схема, в которой полупроводниковый выключатель 10 включен параллельно якорю электродвигателя 2.

Такой полупроводниковый выключатель 10 можно надлежащим образом контролировать с помощью устройства 11 определения числа оборотов. Если электронный блок 4 управления активирует работу двигателя, а устройство определения числа оборотов не регистрирует никакой скорости вращения двигателя, то полупроводниковый выключатель 10, включенный параллельно якорю, является, по-видимому, неисправным. Можно также осуществлять дополнительный контроль этого полупроводникового выключателя 10 посредством шунта 12. При превышении заданного значения максимального тока происходит немедленное запирание полупроводниковых выключателей 1, 3 в сетевых выводах а, b, а электронный блок 4 управления переключается в режим отказа.

На фиг.3 показана альтернативная схема контроля полупроводниковых выключателей 1′, 3′. Из точек соединения выводов двигателя с полупроводниковыми выключателями 1′, 3′ к электронному блоку 4 управления проведено по одному контрольному выводу 13. Если во время проверки полупроводникового выключателя на одном из контрольных выводов 13 имеется напряжение, то электронный блок 4 управления переключается в режим отказа. Контроль полупроводниковых выключателей можно также осуществлять посредством шунта 12′. Если при контроле полупроводниковых выключателей происходит превышение заданного значения максимального тока, а сеть полностью управляется первым выключателем 1′ и слабо управляется вторым выключателем 3′, то неисправен второй выключатель. Если же при превышении заданного значения максимального тока имеет место слабое управление посредством первого выключателя 1, то неисправным является этот выключатель.

В обоих случаях электронный блок управления переключается в режим отказа.

На фиг.4 показана электрическая схема, в которой контроль полупроводниковых выключателей в сетевых выводах а, b осуществляется посредством шунта 12″ и датчика 23 числа оборотов. Датчик 23 числа оборотов связан с универсальным двигателем 2 и соединен с электронным блоком 4 управления другими линиями передачи сигналов. При проверке надежности срабатывания полупроводниковых выключателей 1″, 3″ первый выключатель 1″ настраивается на прохождение слабого тока. Если при этом регистрируется какое-то число оборотов, то второй выключатель 3″ является неисправным и электронный блок 4 управления переключается в режим отказа. Если второй полупроводниковый выключатель исправен, то он настраивается на прохождение слабого тока и регистрация какого-либо числа оборотов в этом случае означает неисправность первого полупроводникового выключателя, в результате чего электронный блок 4 управления переключается в режим отказа.

Описанные варианты осуществления изобретения позволяют реализовать следующий способ.

Питающийся от сети электрический двигатель 2 электроинструмента содержит выключатели, в частности полупроводниковые выключатели 1, 3, эксплуатационная надежность функционирования которых контролируется электронным блоком 4 управления. При этом в каждом сетевом выводе а, b электродвигателя расположен выключатель 1, 3. Эти выключатели соединены с электронным блоком управления посредством линий 20, 21 управления. На первом шаге электронный блок 4 управления приводит первый выключатель 1 в проводящее состояние и запирает второй выключатель 2. Затем электронный блок управления регистрирует какой-либо рабочий параметр электродвигателя 2 и сравнивает его с заданным значением. В случае отклонения зарегистрированного рабочего параметра от заданного значения электронный блок 4 управления распознает неисправность выключателей 1, 3. На втором шаге электронный блок 4 управления запирает первый выключатель 1 и приводит второй выключатель 2 в проводящее состояние. Затем электронный блок управления регистрирует какой-либо рабочий параметр электродвигателя и сравнивает его с заданным значением. В случае отклонения зарегистрированного рабочего параметра от заданного значения электронный блок 4 управления распознает неисправность выключателей 1, 3. Заданное(-ые) значение(-ия) сохраняется(-ются) в запоминающем устройстве, связанном с электронным блоком управления.

В другом варианте осуществления параллельно каждому выключателю включено устройство 5, 6 контроля тока. Для контроля выключателей 1, 3 и регистрации рабочего параметра устройства 5, 6 соединены с электронным блоком 4 управления.

Еще в одном варианте осуществления переключение электронного блока 4 управления в режим отказа происходит, если рабочий параметр, зарегистрированный при контроле выключателей 1, 3, не соответствует заданному значению, заложенному в запоминающее устройство.

В другом варианте осуществления от точек соединения двигателя с выключателями 1′, 3′ к электронному блоку 4 управления проведено по одному контрольному выводу 13, через которые регистрируют рабочий параметр, и если, в частности, при проверке полупроводниковых выключателей 1′, 3′, когда выключатели находятся в проводящем состоянии, на одном из контрольных выводов 13 имеется напряжение, то электронный блок 4 управления переключается в режим отказа.

Еще в одном варианте осуществления электронный блок 4 управления регистрирует в качестве рабочего параметра напряжение, число оборотов или ток.

В другом варианте осуществления контроль полупроводниковых выключателей 1″, 3″ в сетевых выводах а, b осуществляется посредством шунта 12″ и/или датчика числа оборотов электродвигателя 2, причем во время проверки выключателей 1″, 3″ электронный блок 4 управления переключается в режим отказа, если зарегистрированное значение числа оборотов и/или зарегистрированное значение тока отличается от заданного значения.

Еще в одном варианте осуществления считывание данных с целью контроля выключателей 1, 3 происходит, если электроинструмент подключен к сети или если двигатель работает, а момент времени соответствует тому полупериоду сетевого напряжения, когда не осуществляется управление выключателями.

В другом варианте осуществления в случае неисправности как первого выключателя 1, так и второго выключателя 3 активируется схема защиты, и электронный блок 4 управления приводит в действие еще один выключатель 7.

Еще в одном варианте осуществления в первый или второй сетевой вывод а, b либо в оба этих вывода последовательно включено несколько выключателей.

В другом варианте осуществления выключатель 10 включен параллельно якорю электродвигателя 2, а контроль выключателя 10 осуществляется посредством устройства 11 определения числа оборотов и/или шунта 12.

Еще в одном варианте осуществления выполняется дополнительный контроль выключателей 1′, 3′ посредством шунта 12′, а при превышении заданного значения максимального тока электронный блок 4 управления переключается в режим отказа.

В другом варианте осуществления эксплуатационная надежность функционирования полупроводниковых выключателей питающегося от сети электрического двигателя электроинструмента контролируется электронным блоком (4) управления, содержащим микроконтроллер, причем в каждом сетевом выводе а, b электродвигателя предусмотрен один полупроводниковый выключатель 1, 3, и эти полупроводниковые выключатели 1, 3 соединены с электронным блоком 4 управления и подвергаются специальному контролю, для чего параллельно каждому из этих выключателей включено одно устройство 5, 6 контроля тока, а для контроля выключателей 1, 3 устройства 5, 6 контроля тока соединены с электронным блоком 4 управления, который переключается в режим отказа, если при контроле выключателей 1, 3 через одно из устройств 5, 6 не течет ток.

Еще в одном варианте осуществления для питающегося от сети электрического двигателя электроинструмента с предусмотренными полупроводниковыми выключателями 1′, 3′ выполняется контроль эксплуатационной надежности посредством электронного блока 4 управления, содержащего микроконтроллер, причем от точек соединения двигателя с выключателями 1′, 3′ к электронному блоку 4 управления проведено по одному контрольному выводу 13 и во время проверки полупроводниковых выключателей 1′, 3′ электронный блок 4 управления немедленно переключается в режим отказа, если на одном из контрольных выводов 13 имеется напряжение.

В другом варианте осуществления для питающегося от сети электрического двигателя электроинструмента с предусмотренными полупроводниковыми выключателями 1″, 3″ выполняется контроль эксплуатационной надежности посредством электронного блока 4 управления, содержащего микроконтроллер, причем контроль полупроводниковых выключателей 1″, 3″ в сетевых выводах а, b осуществляется посредством шунта 12″ и/или датчика числа оборотов и во время проверки выключателей 1″, 3″ электронный блок 4 управления переключается в режим отказа, если регистрируется некоторое значение числа оборотов и/или регистрируется слишком высокое значение тока.

Еще в одном варианте осуществления выполняется контроль полупроводниковых выключателей, причем считывание данных с целью контроля выключателей 1, 3 происходит, если электроинструмент подключен к сети или если двигатель работает, а момент времени соответствует тому полупериоду сетевого напряжения, когда не осуществляется управление выключателями.

Еще в одном варианте осуществления выполняется контроль полупроводниковых выключателей, причем в случае неисправности как первого выключателя 1, так и второго выключателя 3 активируется схема защиты, а электронный блок 4 управления приводит в действие еще один полупроводниковый выключатель 7.

В другом варианте осуществления выполняется контроль полупроводниковых выключателей, причем в первый или второй сетевой вывод а, b либо в оба этих вывода последовательно включено несколько полупроводниковых выключателей.

Еще в одном варианте осуществления выполняется контроль полупроводниковых выключателей, причем параллельно якорю электродвигателя 2 включен полупроводниковый выключатель 10, а контроль выключателя 10 осуществляется посредством устройства 11 определения числа оборотов и/или шунта 12.

В другом варианте осуществления выполняется контроль полупроводниковых выключателей, причем выполняется дополнительный контроль выключателей 1′, 3′ посредством шунта 12′, а при превышении заданного значения максимального тока электронный блок 4 управления переключается в режим отказа.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в питающемся от сети электрическом двигателе электроинструмента. Техническим результатом является обеспечение двустороннего отсоединения от сети питающихся от нее электроинструментов и контроля эксплуатационной надежности выключателей. В каждом сетевом выводе (a, b) электродвигателя расположен выключатель (1, 3). Выключатели (1, 3) соединены с электронным блоком (4) управления посредством линий (20, 21) управления. Электронный блок (4) управления на соответствующем шаге управления приводит один из выключателей (1, 3) в проводящее состояние, запирая другой выключатель, регистрирует рабочий параметр электродвигателя (2), сравнивает его с заданным значением. При отклонении рабочего параметра от заданного значения электронный блок (4) управления распознает неисправность выключателей (1, 3). 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ эксплуатации питающегося от сети электрического двигателя (2) электроинструмента посредством выключателей (1, 3), эксплуатационная надежность функционирования которых контролируется электронным блоком (4) управления, причем в каждом сетевом выводе (a, b) электродвигателя расположен выключатель (1, 3) и выключатели (1, 3) соединены с электронным блоком (4) управления посредством линий (20, 21) управления, характеризующийся тем, что:
- на первом шаге электронный блок (4) управления приводит первый выключатель (1) в проводящее состояние и запирает второй выключатель (3), после чего следуют регистрация рабочего параметра электродвигателя (2) и сравнение его с заданным значением, причем в случае отклонения зарегистрированного рабочего параметра от заданного значения электронный блок (4) управления распознает неисправность выключателей (1, 3),
- на втором шаге электронный блок (4) управления запирает первый выключатель (1) и приводит второй выключатель (3) в проводящее состояние, после чего следуют регистрация рабочего параметра электродвигателя (2) и сравнение его с заданным значением, причем в случае отклонения зарегистрированного рабочего параметра от заданного значения электронный блок (4) управления распознает неисправность выключателей (1, 3),
- параллельно каждому выключателю включено устройство (5, 6) контроля тока, и для контроля выключателей (1, 3) и регистрации рабочего параметра устройства (5, 6) контроля тока соединены с электронным блоком (4) управления.

2. Способ по п. 1, в котором электронный блок (4) управления переключается в режим отказа, если рабочий параметр, зарегистрированный при контроле выключателей (1, 3), не соответствует заданному значению.

3. Способ по п. 1, в котором рабочий параметр регистрируют через контрольные выводы (13), ведущие от точек соединения двигателя с выключателями (1′, 3′) к электронному блоку (4) управления.

4. Способ по п. 3, в котором при проверке выключателей (1′, 3′), когда выключатели находятся в проводящем состоянии, электронный блок (4) управления переключается в режим отказа, если на одном из контрольных выводов (13) имеется зарегистрированное в качестве рабочего параметра напряжение.

5. Способ по п. 1, в котором электронный блок (4) управления регистрирует в качестве рабочего параметра напряжение, число оборотов или ток.

6. Способ по п. 1, в котором контроль выключателей (1″, 3″) в сетевых выводах (a, b) осуществляется посредством шунта (12″) и/или датчика числа оборотов электродвигателя (2), а во время проверки выключателей (1″, 3″) электронный блок (4) управления переключается в режим отказа, если зарегистрированное в качестве рабочего параметра значение числа оборотов и/или зарегистрированное в качестве рабочего параметра значение тока отличается от заданного значения.

7. Способ по п. 1, в котором считывание данных с целью контроля выключателей (1, 3) происходит, если электроинструмент подключен к сети или если двигатель работает, а момент времени соответствует тому полупериоду сетевого напряжения, когда не осуществляется управление выключателями.

8. Способ по п. 1, в котором в случае неисправности как первого выключателя (1), так и второго выключателя (3) активируется схема защиты и электронный блок (4) управления приводит в действие еще один выключатель (7).

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в первый или второй сетевой вывод (a, b) либо в оба этих вывода последовательно включено несколько выключателей.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что параллельно якорю электродвигателя (2) включен выключатель (10), а контроль выключателя (10) осуществляется посредством устройства (11) определения числа оборотов и/или шунта (12).

11. Способ по одному из пп. 1-10, отличающийся тем, что выполняется дополнительный контроль выключателей (1′, 3′) посредством шунта (12′), а при превышении заданного значения максимального тока электронный блок (4) управления переключается в режим отказа.